JP4145584B2

JP4145584B2 - Gasket material

Info

Publication number: JP4145584B2
Application number: JP2002196713A
Authority: JP
Inventors: 義明浜田; 浩二秋吉; 康則村上; 勝宗田畑
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Leakless Industry Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Leakless Industry Co Ltd
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: CN101265975A; CN101265975B; JP2004035788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等に搭載されるエンジンや変速機等に用いられるガスケットの素材に関し、特には、ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成したジョイントシートからなるガスケット素材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等に搭載されるエンジンの周辺用のガスケットの素材としては、補強繊維としてのアスベストと、ニトリルゴムと、フェノール樹脂とを混練した原料を、ホットロールとコールドロールとの一対のロールを具えるカレンダーロールのホットロール上に積層して硬化させることで形成した、いわゆるアスベストジョイントシートが用いられていたが、昨今のアスベストの規制から、本願出願人等は、例えば１９９２年５月社団法人自動車技術会発行の学術講演会前刷集に本願出願人等が発表した論文「ノンアスベストガスケットの開発」に記したように、アスベストを使用せずに他の強化繊維を使用したジョイントシートの実用化を検討している。
【０００３】
ところで、一般にジョイントシートは、カレンダーロールのホットロール上に付着した原料をホットロールとコールドロールで混練しつつ圧延してホットロール上に積層シートを形成し、その後、冷えたホットロール上から積層シートを剥ぎ取ることで形成する。このためジョイントシートの原料は、ホットロールには付着するがコールドロールには付着しにくく、かつ積層シートの剥ぎ取り時には冷えたホットロールからの離れが良いものである必要がある。
【０００４】
それゆえ従来は、図６に示すように、ジョイントシート１を、ホットロールに付着するいわゆる皿材からなる表層１ａと、コールドロールに付着しにくいいわゆる仕上げ材からなる裏層１ｂと、それらの間の充分な強度を持ったいわゆる中材からなる中間層１ｃとの三層構造で構成しており、その皿材のゴムには通常、中材と異なり天然ゴムを用いているが、天然ゴムは受熱環境における圧縮永久歪みが大きいという特性をもっている。
【０００５】
この一方、例えば、エンジンと組み合わされた変速機のハウジングとそこに複数本のボルトで固定されるカバーとの間のガスケット挿入部のような、ボルト等のファスナーによる締結で構成する構造体のシール部分にガスケットを用いた場合、例えばボルト直下の部位ではガスケットに加わる面圧が高くなるが、ボルト同士を結ぶ直線に対してオフセットしたコーナー部やボルトスパン間の部位ではガスケットに加わる面圧が低くなって、面圧差が生ずることは周知であり、このような面圧差は、近年の構造体の軽量化のための低剛性化に伴って増大する傾向にある。また構造体の低剛性化は温度変化等でのシール間隙の変化も生じさせ、このことが面圧差をさらに増大させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これがため、上記従来のジョイントシート１から形成したガスケットをボルト等のファスナーによる締結で構成する構造体のシール部分に用いると、低面圧部でのシール性確保を前提としてボルト等の締付け力を設定するため、必然的にボルト等の直下の部位で高い面圧がガスケットに加わり、エンジン周辺部のような受熱環境では上記天然ゴムを用いた表層１ａの圧縮永久歪みがその高い面圧で助長されて応力緩和が増大し、ボルトのトルクダウンが発生して潤滑油や作動油等のシール媒体の漏れを生ずる可能性があるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決したガスケット素材を提供することを目的とするものであり、この発明のガスケット素材は、ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成するジョイントシートからなるガスケット素材において、前記ジョイントシートが組成的に単層構造であり、前記原料の基本組成が、前記補強繊維としての１５重量％以上のアラミド繊維と、前記ゴムとしての１０重量％以上で３０重量％以下のＮＢＲと、前記充填材としての１０重量％以上で２０重量％以下のフェノール樹脂および残部の無機充填材と、からなることを特徴とするものである。
【０００８】
かかるこの発明のガスケット素材によれば、ガスケット素材を構成するジョイントシートが、中材と組成の異なる、熱間時の圧縮永久歪み要素である天然ゴムを用いた皿材の表層を持たない単層構造であるので、エンジン周辺部のような受熱環境で大きな面圧差がある場合でも、応力緩和に起因するボルトのトルクダウン等による潤滑油や作動油等のシール媒体の漏れを防止することができる。しかも充填材としての１０重量％以上で２０重量％以下のフェノール樹脂が原料に、稼働中の高温のホットロールに対する適度な付着力と、低温のコールドロールや冷えたホットロールからの適度な離れ易さとを生じさせるので、カレンダーロールでのジョイントシートの形成も良好に行うことができる。
【０００９】
なお、この発明のガスケット素材においては、前記フェノール樹脂はレゾールタイプのものであることが好ましい。原料中のフェノール樹脂の分散性が良いからである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明のガスケット素材の一実施形態を示す断面図であり、図中符号１は、上記実施形態の、ガスケット素材としてのジョイントシートを示す。この実施形態のジョイントシート１は組成的に単層構造のものである。
【００１１】
この実施形態のジョイントシート１は、ゴムとしてのＮＢＲ（ニトリル・ブタジェン・ラバー）と、補強繊維としてのアラミド繊維と、充填材としてのフェノール樹脂その他とを混合した原料を、高温のホットロールと低温のコールドロールとの一対のロールを具えるカレンダーロールのホットロール上に供給して、それらのロールで混練しつつ加圧することでホットロール上に積層し、さらにその高温のホットロールの熱で加硫して硬化させて積層シートを形成した後、その積層シートをホットロール上から剥ぎ取ることで形成する。なお、詳細は例えば先の論文「ノンアスベストガスケットの開発」を参照されたい。
【００１２】
ここで、上記原料にホットロールに対する適度な付着力を持たせるために、この実施形態においてはその原料の基本組成を、アラミド繊維が１５重量％以上、ＮＢＲが１０重量％以上で３０重量％以下、フェノール樹脂が１０重量％以上で２０重量％以下、残部が無機充填材であるものとする。そして、そのフェノール樹脂は、レゾールタイプのフェノール樹脂（例えば住友ベークライト株式会社の製品名ＰＲ−２１７で固形分１００重量％）とする。
【００１３】
この実施形態のジョイントシート１によれば、そのジョイントシート１が、中材と組成の異なる、熱間時の圧縮永久歪み要素である天然ゴムを用いた皿材の表層を持たない単層構造であるので、エンジン周辺部のような受熱環境で大きな面圧差がある場合でも、応力緩和に起因するボルトのトルクダウン等による潤滑油や作動油等のシール媒体の漏れを防止することができる。しかも充填材としての１０重量％以上で２０重量％以下のフェノール樹脂が原料に、稼働中の高温のホットロールに対する適度な付着力と、低温のコールドロールや冷えたホットロールからの適度な離れ易さとを生じさせるので、カレンダーロールでのジョイントシートの形成も良好に行うことができる。
【００１４】
しかも、この実施形態のジョイントシート１によれば、原料に使用するフェノール樹脂はレゾールタイプのものであるので、原料中のフェノール樹脂の分散性が良いことから、上記作用効果をムラなく発揮することができる。
【００１５】
図２は、上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケット（図中曲線G1で示す）と、既存の三層構造のジョイントシート１から形成したガスケット（図中曲線G2で示す）とについて、それぞれ二枚の金属フランジで挟んで１本のボルトで締付け、金属フランジの締結面圧：１５０ＭＰａ、温度１５０℃と２０℃との間の加熱と冷却の繰返しという条件で冷熱サイクル劣化試験を行ってボルト軸力の保持性を試験した結果を示しており、この図からも、上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケットは、ボルト軸力の保持率が高く、圧縮永久歪みによる応力緩和が小さいことがわかる。
【００１６】
【実施例】
以下の表１は、上記実施形態のジョイントシート１において、アラミド繊維とフェノール樹脂とゴムとしてのＮＢＲとの配合を種々異ならせた実施例１〜実施例３のジョイントシートと、上記実施形態のジョイントシート１に準ずるがフェノール樹脂の配合を３重量％，８重量％，２６重量％として上記実施形態の範囲から外した参考例１，２，３のジョイントシートと、上記実施形態のジョイントシート１に準ずるがフェノール樹脂の配合を０重量％，３５重量％，４０重量％として上記実施形態の範囲から外した比較例１，２，３のジョイントシートとについてそれぞれ、面圧：１００ＭＰａ、温度１００℃、時間：６０分という条件でジョイントシート製造時の原料について高温のホットロールに対する付着性を試験した結果を示しており、図３は、その付着強度とフェノール樹脂の添加量との関係を示している。
【００１７】
【表１】

【００１８】
これら表１および図３から、フェノール樹脂の添加量が２重量％以上で２６重量％以下の場合に上記原料が適度な付着強度を持ち、２重量％未満では付着強度が大きすぎて、積層中は原料がコールドロールに取られ易く、また積層後はホットロールからの積層シートの剥ぎ取りが困難になり、２６重量％を超えると付着強度が小さすぎて、ホットロール上での原料の積層が困難になるということがわかる。
そして特に、フェノール樹脂の添加量が１０重量％以上で２０重量％以下の場合に付着強度が比較的一定値をとるということがわかる。
【００１９】
なお、上記実施例１〜６のジョイントシート１からなるガスケットについて、ＪＩＳＫ６２５１に規定された条件で引っ張り試験を行うとともに、板状の二枚の治具で挟んだリング状試料に油圧プレスで所定面圧を加えた状態でその二枚の治具の一方をアクチュエータにより移動幅３００μｍ、周波数１Ｈｚで往復摺動させて３０００サイクルで試料に繊維による毛羽立ちが発生するか否かを調べ、試料に毛羽立ちが発生する面圧を座屈疲労面圧とするという条件で座屈疲労試験を行い、加えてその座屈疲労が生じた試料に１０ＭＰａの面圧を加えた状態で試料内部に上記治具から窒素ガスを供給するとともに試料外周に石鹸液をつけて窒素ガスの漏れを調べ、漏れが発生するガス圧を限界シール圧力として測定した結果、何れも、２５ＭＰａ以上の高い引張強度を有するとともに、８０ＭＰａ以上の座屈疲労面圧を確保し、しかも２．０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の限界シール圧力を有していた。
【００２０】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えばフェノール樹脂はレゾールタイプ以外のものでも良い。そしてこの発明のガスケット素材は、変速機のハウジングとカバーとの間に挿入されるガスケット以外のエンジン周辺部のガスケットにも用い得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガスケット素材の一実施形態としてのジョイントシートを示す断面図である。
【図２】上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットと既存のジョイントシートから形成したガスケットとについての冷熱サイクル数とボルト軸力保持率との関係を示す説明図である。
【図３】上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットについてのフェノール樹脂の添加量とホットロールへの原料の付着強度との関係を示す説明図である。
【図４】従来のジョイントシートを示す断面図である。
【符号の説明】
１ジョイントシート
１ａ表層
１ｂ裏層
１ｃ中間層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material for a gasket used in an engine or a transmission mounted on a vehicle or the like, and in particular, a raw material obtained by kneading rubber, a reinforcing fiber, and a filler is pressure-laminated and vulcanized with a calender roll. The present invention relates to a gasket material made of the formed joint sheet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a material for a gasket for an engine periphery mounted on a vehicle or the like, a raw material obtained by kneading asbestos as a reinforcing fiber, nitrile rubber, and a phenol resin is used, and a pair of rolls of a hot roll and a cold roll are used. A so-called asbestos joint sheet formed by laminating on a hot roll of a calender roll was used, but the applicant of the present application is, for example, in May 1992 due to recent asbestos regulations. As described in the paper “Development of non-asbestos gaskets” published by the present applicant in the preprint of the academic lecture issued by the Japan Society for Automotive Engineers, practical use of joint sheets using other reinforcing fibers without using asbestos We are considering
[0003]
By the way, in general, a joint sheet is formed by laminating raw materials adhering to a hot roll of a calender roll while kneading with a hot roll and a cold roll to form a laminated sheet on the hot roll, and then laminating the sheet from the cold hot roll. It is formed by stripping off. For this reason, the raw material of the joint sheet needs to adhere to the hot roll but hardly adhere to the cold roll, and must be well separated from the cold hot roll when the laminated sheet is peeled off.
[0004]
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, the joint sheet 1 is composed of a surface layer 1a made of a so-called dish material that adheres to a hot roll, a back layer 1b made of a so-called finishing material that hardly adheres to a cold roll, and a space between them. It is composed of a three-layer structure with an intermediate layer 1c made of so-called intermediate material having sufficient strength, and natural rubber is usually used as the dish material rubber unlike the intermediate material. It has the characteristic of large compression set in the heat receiving environment.
[0005]
On the other hand, for example, a seal for a structure constituted by fastening with fasteners such as bolts, such as a gasket insertion portion between a transmission housing combined with an engine and a cover fixed to the plurality of bolts therewith When a gasket is used for the part, for example, the surface pressure applied to the gasket is high at the part immediately below the bolt, but the surface pressure applied to the gasket is low at the part offset between the straight line connecting the bolts and the part between the bolt spans. Thus, it is well known that a surface pressure difference occurs, and such a surface pressure difference tends to increase with the recent reduction in rigidity for weight reduction of the structure. Further, the reduction in rigidity of the structure also causes a change in the seal gap due to a temperature change or the like, which further increases the surface pressure difference.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, when the gasket formed from the conventional joint sheet 1 is used as a seal portion of a structure formed by fastening with a fastener such as a bolt, the tightening force of the bolt or the like is provided on the premise of ensuring the sealing performance at the low surface pressure portion. In order to set, a high surface pressure is inevitably applied to the gasket at the site directly below the bolt, and the compression set of the surface layer 1a using the natural rubber is promoted by the high surface pressure in a heat receiving environment such as the engine periphery. As a result, stress relaxation is increased, and torque reduction of the bolt occurs, which may cause leakage of sealing media such as lubricating oil and hydraulic oil.
[0007]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
An object of the present invention is to provide a gasket material that advantageously solves the above problems, and the gasket material of the present invention presses a raw material obtained by kneading rubber, reinforcing fibers, and a filler with a calender roll. In the gasket material comprising a joint sheet formed by lamination and vulcanization, the joint sheet has a single layer structure in terms of composition, and the basic composition of the raw material is 15% by weight or more of aramid fibers as the reinforcing fiber, those characterized 10 wt% or more 30 wt% or less of the NBR, at least 10 wt% and 20 wt% of phenolic resin and the remainder of the inorganic filler as the filler, in that it consists of as the rubber It is.
[0008]
According to such a gasket material of the present invention, the joint sheet constituting the gasket material is a single layer that does not have a surface layer of a dish material using natural rubber that is a compression set element during hot, having a composition different from that of the intermediate material. Because of the structure, even when there is a large surface pressure difference in the heat receiving environment such as the engine periphery, it is possible to prevent leakage of sealing media such as lubricating oil and hydraulic oil due to bolt torque reduction due to stress relaxation. . Moreover, 10 % by weight or more and 20 % by weight or less of a phenolic resin as a filler is used as a raw material, and has an appropriate adhesion to a hot hot roll during operation and an easy separation from a cold cold roll or a cold hot roll. Therefore, the formation of the joint sheet with the calendar roll can be performed well.
[0009]
In the gasket material of the present invention, the phenol resin is preferably a resol type. This is because the dispersibility of the phenol resin in the raw material is good.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the gasket material according to the present invention. Reference numeral 1 in the drawing denotes a joint sheet as a gasket material according to the above embodiment. The joint sheet 1 of this embodiment has a single layer structure in terms of composition.
[0011]
The joint sheet 1 of this embodiment is made of a raw material obtained by mixing NBR (nitrile butadiene rubber) as a rubber, aramid fiber as a reinforcing fiber, and a phenol resin as a filler, with a hot hot roll and a low temperature. Is supplied onto a hot roll of a calender roll having a pair of rolls with a cold roll, and laminated on the hot roll by pressurizing while kneading with those rolls, and further heated by the heat of the hot hot roll. After being vulcanized and cured to form a laminated sheet, the laminated sheet is peeled off from the hot roll. For details, see, for example, the previous paper “Development of non-asbestos gaskets”.
[0012]
Here, in order to give the raw material an appropriate adhesion to the hot roll, in this embodiment, the basic composition of the raw material is 15% by weight or more for aramid fibers, 10% by weight or more and 30% by weight or less for NBR. The phenol resin is 10 % by weight or more and 20 % by weight or less, and the balance is an inorganic filler. The phenol resin is a resol type phenol resin (for example, the product name PR-217 of Sumitomo Bakelite Co., Ltd., solid content 100% by weight).
[0013]
According to the joint sheet 1 of this embodiment, the joint sheet 1 has a single-layer structure that does not have a surface layer of a plate material using natural rubber that is a compression set element during hot, having a composition different from that of the intermediate material. Therefore, even when there is a large surface pressure difference in the heat receiving environment such as the engine periphery, it is possible to prevent leakage of the sealing medium such as lubricating oil or hydraulic oil due to torque reduction of the bolt due to stress relaxation. Moreover, 10 % by weight or more and 20 % by weight or less of a phenolic resin as a filler is used as a raw material, and has an appropriate adhesion to a hot hot roll during operation and an easy separation from a cold cold roll or a cold hot roll. Therefore, the formation of the joint sheet with the calendar roll can be performed well.
[0014]
Moreover, according to the joint sheet 1 of this embodiment, since the phenol resin used for the raw material is of a resol type, the dispersibility of the phenol resin in the raw material is good, so that the above-described effects can be exhibited evenly. Can do.
[0015]
FIG. 2 shows a gasket (indicated by the curve G1 in the figure) formed from the joint sheet 1 of the above embodiment and a gasket (indicated by the curve G2 in the figure) formed from the existing three-layer joint sheet 1 respectively. Clamping with one bolt between two metal flanges, tightening surface pressure of metal flange: 150 MPa, bolts subjected to a thermal cycle deterioration test under the conditions of repeated heating and cooling between 150 ° C. and 20 ° C. The result of testing the holding ability of the axial force is shown, and also from this figure, the gasket formed from the joint sheet 1 of the above embodiment has a high holding ratio of the bolt axial force and low stress relaxation due to compression set. I understand.
[0016]
【Example】
Table 1 below shows the joint sheets of Examples 1 to 3 in which the composition of the aramid fiber, the phenolic resin, and NBR as rubber is variously changed in the joint sheet 1 of the above embodiment , and the joint of the above embodiment. According to the joint sheet of Reference Examples 1, 2, and 3 in which the phenolic resin composition is 3% by weight, 8% by weight, and 26% by weight and excluded from the scope of the above embodiment, and the joint sheet 1 of the above embodiment. As for the joint sheets of Comparative Examples 1, 2, and 3 which were excluded from the scope of the above embodiment with 0% by weight, 35% by weight, and 40% by weight of phenol resin, the surface pressure was 100 MPa, the temperature was 100 ° C., respectively. Time: Shows the result of testing the adhesion to the hot hot roll for the raw material during joint sheet production under the condition of 60 minutes Ri, Figure 3 shows the relationship between the mixing amount of the adhesive strength and the phenol resin.
[0017]
[Table 1]

[0018]
From these Table 1 and FIG. 3, when the addition amount of the phenol resin is 2% by weight or more and 26% by weight or less, the raw material has an appropriate adhesion strength. The raw material is easy to be taken off by the cold roll, and after lamination, it becomes difficult to peel off the laminated sheet from the hot roll. If it exceeds 26% by weight, the adhesion strength is too small, and the raw material is laminated on the hot roll. It turns out that it becomes difficult.
In particular, it can be seen that the adhesion strength takes a relatively constant value when the amount of phenol resin added is 10 wt% or more and 20 wt% or less.
[0019]
In addition, about the gasket which consists of the joint sheet | seat 1 of the said Examples 1-6, while performing a tension test on the conditions prescribed | regulated to JISK6251, it is a hydraulic press to the ring-shaped sample pinched | interposed with two plate-shaped jigs. With one surface pressure applied, one of the two jigs is slid back and forth with an actuator at a movement width of 300 μm and a frequency of 1 Hz, and it is checked whether or not the sample is fluffed with fibers in 3000 cycles. A buckling fatigue test is performed under the condition that the surface pressure at which fuzzing occurs is the buckling fatigue surface pressure. In addition, the jig is placed inside the sample in a state where a surface pressure of 10 MPa is applied to the sample in which the buckling fatigue occurs. As a result of supplying nitrogen gas from the sample and applying soap solution to the outer periphery of the sample to check for leakage of nitrogen gas and measuring the gas pressure at which leakage occurs as the limit seal pressure, It had a high tensile strength of a or more, a buckling fatigue surface pressure of 80 MPa or more, and a critical seal pressure of 2.0 kgf / cm ² or more.
[0020]
As mentioned above, although demonstrated based on the example of illustration, this invention is not limited to the above-mentioned example, For example, phenol resins other than a resol type may be used. Of course, the gasket material of the present invention can also be used for a gasket around the engine other than the gasket inserted between the housing and the cover of the transmission.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a joint sheet as an embodiment of a gasket material of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between the number of cooling cycles and a bolt axial force retention rate for a gasket formed from the joint sheet of the embodiment and a gasket formed from an existing joint sheet.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the amount of phenol resin added to the gasket formed from the joint sheet of the above embodiment and the adhesion strength of the raw material to the hot roll.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional joint sheet.
[Explanation of symbols]
1 Joint sheet 1a Surface layer 1b Back layer 1c Intermediate layer

Claims

In the gasket material consisting of a joint sheet formed by pressing and laminating the raw material kneaded rubber, reinforcing fiber and filler with a calender roll and vulcanizing,
The joint sheet has a single layer structure in composition,
The basic composition of the raw material is
15% by weight or more of aramid fiber as the reinforcing fiber;
10 wt% or more and 30 wt% or less NBR as the rubber;
10 wt% or more and 20 wt% or less of phenolic resin as the filler and the remaining inorganic filler;
A gasket material characterized by comprising:

The gasket material according to claim 1, wherein the phenol resin is of a resol type.